[发明专利]一种高压管道阀门用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种用于制造高压管道阀门用钢及其制造方法。

背景技术

阀门在管道上主要起切断和节流作用。高压阀门性能直接影响整个系统工作的可靠性、安全性、工作效率和使用寿命。在那些须频繁增压卸压的系统中，显得尤为重要。高压阀门的主要失效原因为，气蚀和冲蚀磨损，而影响气蚀和冲蚀的因素很多，主要有材料的力学性能、流体力学因素和环境影响。为了提高高压阀门抗冲蚀磨损的能力，高压管道阀门用钢一般具有如下的要求：材料硬度高；屈服点高、稳定性好；疲劳强度高。

高压管道阀门主要使用于温度为：-29～427℃，用于控制水、液化气体、蒸汽、油品、天然气等各种类型流体的流动。

专利文献CN102383065A公开了一种高性能阀门钢及其制备方法，其主要是将组成原料：基体为Fe元素，Cr、W、Sn、Ta、Mn、Al和C按一定重量份混合，然后经过熔炼、热处理和真空浇注得到高性能阀门钢。该申请的技术方案适合聚变堆，而不能适用于高压管道阀门，且存在成本较高的问题。

发明内容

本发明针对高压管道阀门用钢使用要求，开发生产高压管道阀门用钢，通过合理设计钢种成分，改进制备方法；解决钢材成分设计、性能、组织、表面质量的问题，提供了一种可以满足用户需求的高压管道阀门用钢及其制造方法。

本发明提供了一种高压管道阀门用钢，其组成按重量百分数为：

C：0.19～0.23％，Si：0.15～0.25％，Mn：0.95～1.10％，Cr：≤0.30％，Cu≤0.40％，S≤0.020％，P≤0.020％，Ni≤0.40％,Mo：≤0.12％，Ti：0.010～0.040％，V：≤0.03％，Nb：≤0.02％，Al：0.015～0.025％，[O]≤15×10^-6，[N]≤90×10^-6，余为Fe和不可避免的杂质。

如下为本发明钢材中各组分的含量以及作用说明：

为了保证材料的焊接性，本发明对该材料的碳当量进行了规定：CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.43％。C对钢的机械性能影响极为显著，对钢的心部强度影响很大，C的含量太低，强度达不到要求，而过高会使钢的塑性和韧性下降。为保证钢材性能稳定控制碳含量在0.19～0.23％。

锰是一种弱脱氧剂。适量的锰可有效提高钢材强度，消除硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材热加工性能，并改善钢材的冷脆倾向，同时不显著降低钢材的塑性、冲击韧性。本发明中控制Mn含量在0.95～1.10％。

Si可强烈提高渗层的淬透性，但在渗碳过程中容易发生晶界氧化而形成黑色网状缺陷；随合金元素添加量的增加，钢的马氏体点下降，使淬火后渗层中含有大量残余奥氏体，影响零件的疲劳性能及耐磨性，控制Si含量在0.15～0.30％。

S、P在钢中视为有害元素，因此，本发明控制S≤0.020％，P≤0.020％。

Cr、Ni、Cu、V、Mo、Nb为残余元素，根据碳当量的要求及降成本的需求，控制Cr：≤0.30％，Cu≤0.40％，Ni≤0.40％,Mo：≤0.12％，V：≤0.03％，Nb：≤0.02％，；为提高钢的纯净度和疲劳寿命。

本发明还对氧、氮和铝、钛提出了控制要求：[O]≤15×10-6，[N]≤60×10-6，[Al]：0.015～0.025％，[Ti]：0.010～0.040％。

优选的，本发明的高压管道阀门用钢组成按重量百分数为

C：0.20～0.23％，Si：0.17～0.25％，Mn：0.95～1.00％，Cr：0.10～0.15％，Cu≤0.25％，S≤0.015％，P≤0.020％，Ni≤0.25％,Mo：≤0.12％，Ti：0.010～0.040％，V：≤0.03％，Nb：≤0.02％，Al：0.015～0.025％，[O]≤15×10-6，[N]≤90×10-6，余为Fe和不可避免的杂质。